Welche vier Grundfunktionen spezifiziert der JavaSpaces Standard und was machen die Funktionen? (4)

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1 JAVA SPACES Beschreibe das Transaktionsmodell von Java Spaces ACID Eigenschaften: Atomicity Consistency Isolation Durability Pessimistische Concurrecy Control Operationen setzen Locks (Read, Write und Delete Locks) Isolation Level Repeatable Read gelesene Daten werden gelockt und nur committete Änderungen sind für andere Transaktionen sichtbar Phantom Reads möglich! Wiederholte Lesevorgänge können unterschiedliche Ergebnisse liefern Sind 2 gleiche Resultate bei read möglich + Erklärung Ja, aufgrund des Isolation Levels Repeatable Read: gelesene Daten werden gelockt und nur committete Änderungen sind für andere Transaktionen sichtbar Welche vier Grundfunktionen spezifiziert der JavaSpaces Standard und was machen die Funktionen? (4) write(): Writes new objects into a space take(): Retrieves objects from a space read(): Makes a copy of objects in a space notify: Notifies a specified object when entries that match the given template are written into a space

2 Koordinationsstruktur von Publish/Subscribe Pattern in JavaSpaces (Zeichnen/Erklären) Skizzieren und beschreiben des Producer/Observer-Patterns mit JavaSpaces

3 Koordinationsstruktur von Producer und Cosumer bei Java Spaces Aufzählen der 3 Hauptunterschiede von JavaSpaces zu XVSM (2) JavaSpaces XVSM Verwaltet Entries (Tupels) Mehere Koordinationsmodelle Aspekte Strukturierung des Koordinationsraumes Echte Peer to Peer Architektur Grundkonzept Container Wie kann man die Bulk operationen write(list entries,...) und take(list templates,...) in JavaSpace05 Methoden implementieren

4 XVSM (extensible Virtual Shared Memory ) XVSM Konzepte: Sturkturierung des Koordinationsraumes Shared Structured Containers Mehrere Koordinationsmodelle Linda, FIFO, LIFO, KEY, LABEL Grundkonzept Container bounden/unbounded enthält Entries Core API (CAPIs) für den Zugriff Container: create lookup, destroy, etc. ContainerEntries: write, read, delete Flexible Plug-In Techniken (dynamische Erweiterbarkeit) für alle CAPIs auf Container oder Space Ebene Nennen Sie 3 Coordination Types, die von XVSM unterstützt werden, und beschreiben Sie diese. (2) Query Linda FIFO LIFO Key Label Random/Any Vector 4 Methoden von Containern in XVSM nennen und beschreiben Container Create Container Lookup Container Lock Container Destroy

5 Was ist ein Container? Wie wird er erzeugt? Wofür ist hier die ContainerRef Klasse wichtig? Container: strukturierter Subspace, mit einer Vielzahl an Koordinationsmöglichkeiten, wie Linda, FIFO, LIFO, Label, Key etc. bounded named enthält Entries über CAPI mit space Url und Koordinator: Capi.createContainer(Url, Koordinator) Container-Reference: Mit Instanz von Capi und Methode mit Argument Container-Referenz erhält man Zugriff auf den Container read, delete, take, write Repräsentiert und identifiziert einen Container Enthält auch die URL des Spaces in dem der Container ist Unterschied zwischen write und shift, vor allem bei vollem Container? Was ist der Unterschied zwischen read, take und delete in XVSM? (3) read: The read method returns a number of Entries from the container, without deleting them. take: This method is the same as first calling read and then delete: The read Entry is immediately deleted after reading in one atomic step. This functionality is also commonly referred to as consuming read. Also the take method could block and thus has a timeout parameter. delete: Depending on the container s Coordination type, an entry is deleted, but without returning the deleted entry. Note that also, when deleting entries, the method blocks until a suitable entry is found in the container. Wie würde man einen Aspekt machen dass man auf einen Container Zugriff hat? (security, login) vor container einen aspekt einfügen, der die security überwacht z.b. mit login authentifiziert. Was sind Aspekte? Welche Typen gibt es? Auf welche Aktionen werden sie angehängt? (4) flexible Plug-In Techniken für dynamische Erweiterbarkeit für alle CAPI-Operationen (create, destroy, lookup, lock, etc.), davor oder danach

6 auf Container oder Space-Ebene z. B. Logging, Authentifizierung The idea behind Aspects is to have a hook before and after each space operation, for example a prewrite and a postwrite method. You implement these pre- and post-methods to perform some special action that is done automatically before or after you call one of the following methods of the Capi class. For a new Aspect, you overwrite the pre- and postmethods to add new functionality and then, you register the Aspect in the Capi. Unterschied Space(global)- und Container(lokal)-Aspekte: Container-Aspekte betreffen einen bestimmten Container, Space Aspekte betreffen die gesamte Runtime Alle Container bzw. globale Methoden Container Aspects are aspects that are connected to actions on a specific container, while Space Aspects refer to the space itself or to all containers. Unterschied sync Capi und async Capi: Methoden wie bei synchroner Capi, aber: kein blockierendes Warten auf Ergebnis RequestFuture als Rückgabewert ODER Methoden zum Pollen oder blockierenden Warten Optional RequestCallback, Aufruf bei Ergebnis Answer-Container (Referenz als Argument) Ziel für Ergebnis Container im Space, lokal oder remote Optional: String als Key für Key-Coordinator Unterschiede zwischen Atomic Entry und XVSM tupll (tupelspace??) Producer/Consumer in XVSM beschreiben mit Skizze und Koordinationsstruktur

7 Erkläre Timeout bei XVSM read; Verhalten bei 0,inf. timeout bei read wenn a) Eintrag vorhanden b) Kein Eintrag vorhanden So giving a timeout of you have a non-blocking read method call it either reads an entry or if there is none, it immediately returns an Exception. TRY_ONCE waits for locked Entries. If you don t want this behaviour use MzsConstants.RequestTimeout.ZERO. The MzsConstants.RequestTimeout.INFINITE, opposite would be to use the which waits forever, if no one ever writes a suitable entry to the container. Was sind Notifications? Für was werden sie definiert? (2) With notifications, you can listen on various actions and be called back if such an action is performed. For example: You have a listening class that would like to be notified if a write is called (and thus, a new entry is added) A Notification is used if your class is interested in a special event in the Container, for example if an Entry was written or read. Beschreibe XVSM Logging für alle Operationen Mit Aspekten vor und nach jedem Methodenaufruf eine Ausgabe machen?!

8 CORSO Nennen Sie die Grundkonzepte von CORSO (2) Shared Objects mit einer netzwerkweit eindeutigen Identifikation (OID) Vollständige und symmetrische P2P Replikation zwischen identischen Peer-Knoten Verteiltes Flex-Transaktionsmanagement Starten und Überwachen von Prozessen Eingebaute Persistenz Was ist in CORSO eine OID? Erklären sie den Unterschied. (2) OID ist netzwerkweit eindeutige Identifikation Welche 2 Typen von Kommunikations Objekten werden in Corso unterschieden? CONST: kann nur einen Wert zugewiesen bekommen VAR: Wert kann beliebig oft zugewiesen werden Was ist eine Timestamp bei CORSO und wofür werden sie benutzt? (2) - logische Zeitmarke - unterschiedliche Art der Verwendung wird gesteuert: CONST: kann nur einen Wert zugewiesen bekommen VAR: Wert kann beliebig oft zugewiesen werden Verteilungsfunktionen bei CORSO (2) EAGER : Jeder CoKe der eine Kopie des Objects besitzt, muss dessen Inhalt sofort aktualisieren. LAZY: Erst wenn ein CoKe von einem Prozess eine Anfrage zu diesem Object erhält, findet die Aktualisierung statt. Dies ist insbesondere bei sehr großen Daten von Vorteil, wenn sich deren Inhalt selten andert oder aber die Aktualität keine besondere Rolle spielt. RELIABILITY Klasse: 0, 1 oder 2 Nennen Sie 3 Koordinationstypen von CORSO Zuverlässige Kommunikation durch gemeinsam verwendete Datenobjekte. Nebenläufigkeit, Parallelität und Verteilung durch CORSO Prozesse. Flexible Koordinationspatterns und Wiederehrherstellbarkeit durch das hoch entwickelte Transaktionsmodell. Welche Transaktionsstrategie benützt CORSO? Optimistische Concurrency Control: keine Locks

9 Hard & Soft Commit Request Cancellation ACID Isloation Level: Serializable: Die Wirkung parallel ablaufender Transaktionen ist exakt dieselbe, als ob die Transaktionen nacheinander in Folge ablaufen würden ACD: Early Commit von Sub-Transaktionen (nested transactions) Semantic Compensation Request/Answer in CORSO skizzieren und erklären. Erkläre Named Objects in CORSO; Wo kann man sie sinnvoll einsetzen? Um die Programmierung von verteilten Applikationen zu erleichtern, bietet Corso auch eine Art Name-Service an, womit einem bestimmten Communication Object innerhalb eines CoKe ein eindeutiger Name zugeordnet werden kann (Named Object). Ein Prozess besitzt eine Referenz auf ein Objekt, wenn er entweder das Objekt kreiert hat, die Objektreferenz beim Prozessstart übergeben wurde oder das Objekt ein Subobjekt eines bereits bekannten Objektes ist. Das Konzept der named objects erlaubt es Objekte innerhalb einer Domäne mit einem eindeutigen Namen zu identifizieren und zu referenzieren. Was ist eine geeignete Koordinationsstruktur für das Producer/Observer-Pattern in CORSO (Zeichnung und Erklärung) Skizzieren und beschreiben des Publish/Subscribe-Pattern mit CORSO(andere Gruppe mit JavaSpaces) (2)

10 Unterschiede von CORSO zu XVSM (die andere Gruppe hatte die Unterschiede von JavaSpaces zu XVSM) Konzepte von Application Spaces Application Spaces: Hosting von Komponenten, sogenannten Workern lokale und verteilte Worker synchrone und asynchrone Worker 3 Konzepte von SOA (Service Oriented Architecture) Skalierbarkeit: Ob & wann, dynamisches Kommen und Gehen, sich selber koordinieren/orientieren Komplekitätsreduktion: kein 'allwissender' Koordinator/Vordenker, Zerlegung in kleinere autonome, überschaubare Einheiten Nicht planbare Situation: z.b. Wasserrohrbruch Sicherheit: ich bestimme ob und was ich tue Beliebige Kooperationsformen: nicht nur FIFO

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12 P2P Was versteht man unter P2P? Welche Kriterien soll es erfüllen? (2) Rechner im Internet bieten freistehende Ressourcen: Inhalt (Files), CPU, Speicherplatz, Bandbreite Das P2P Paradigma ist ein natürliches, naheliegendes Konzept zur Organisation dieser Ressourcen, bei dem gleichberechtigte Rechner (Peers) im Internet miteinander kommunizieren Ausnutzen von Speicherkapazitäten auf Client Rechnern wesentlich billigere Lösungen P2P ist die natürliche Ergänzung des zentralen Servers Kriterien: Skalierbarkeit Performance Resistenz gegenüber Zensur Keine zentrale Kontrolle Verbesserter Zugriff auf verteilte Ressourcen Dynamische Anpassung an/reaktion auf Fehler Dynamisches Kommen und Gehen von Peers Unterschiede zwischen P2P und Client Server Modell Peer2Peer Peer-to-peer network operating systems allow users to share resources and files located on their computers and to access shared resources found on other computers. However, they do not have a file server or a centralized management source (See fig. 1). In a peer-to-peer network, all computers are considered equal; they all have the same abilities to use the resources available on the network. Peer-to-peer networks are designed primarily for small to medium local area networks. Client-Server Modell Client/server network operating systems allow the network to centralize functions and applications in one or more dedicated file servers (See fig. 2). The file servers become the heart of the system, providing access to resources and providing security. Individual workstations (clients) have access to the resources available on the file servers. The network operating system provides the mechanism to integrate all the components of the

13 network and allow multiple users to simultaneously share the same resources irrespective of physical location. 3 Einsatzgebiete von P2Paufzählen und deren Vorteile in dem jeweiligen Gebiet erklären. 1. Universelles effizientes File Sharing Datenhaltung vor Ort in Virtual Private Networks Automatische Benachrichtigung bei Änderungen 2. (Mobile) E-Collaboration Verteiltes, kooperatives Arbeiten (Teleworking, ecollaboration, kollaboratives Design, gemeinsam Dokumente bearbeiten etc.) Ad hoc Arbeitsgruppen bilden Multi user Spiele über das Internet Web Dynamische autonome Geschäftsprozesse Ad hoc Workflows Autonome Agenten Vorteile von P2P Hohe Performance k ann durch Hinzufügen von billiger Hardware und Software erzielt werden (keine teure Server Hardware notwendig) Entlastung des Servers wichtig für mobile electronic commerce (mobile smapr devices, die über Bluetooth und UMTS kommunizieren Privatsphäre der Daten kann gewahrt bleiben

14 Beschreiben Sie mögliche Probleme / Herausforderungen bei der Implementierung eines P2P-Systems. (3) Technische Herausforderungen Sicherheit (Peers sind untrusted ) Speicherung, Routing, Access Control, Authentifizierung, Identitätsmanagement etc. Skalierbarkeit (bei Ansteigen der Peers Anfragen etc ) Performance (Optimale Last- und Ressourcenverteilung ) Fairness Ausfallsicherheit Verfügbarkeit, Fehlertoleranz durch Replikation (insb. in strukturierten P2P Systemen) Anonymität Verantwortung Belohnungssysteme ( Incentive ) Komplexeres Daten-Management: Löschen, Update, Life Cycle Management / Expiration, Versionierung, komplexere Queries, (semantisches) Gruppieren von Daten

15 Wie funktioniert das P2P-Modell von Napster? Nennen Sie je einen Vorund einen Nachteil. (2) Strukturierter, hybrid zentralisierter P2P Dateiaustausch mit Serverunterstützung Vorteile Einfache Struktur daher einfache Eingriffsmöglichkeiten Ersparnis bei Bandbreite: kleine Datenmengen zw. Peer und Server, große Datenmengen zw. Peers Nachteile Ein Server hat das Gesamtinhaltsverzeichnis: single point of failure Private Daten liegen auf externem Rechner Skaliert überhaupt nicht

16 Wie funktioniert das Gnutella-Netzwerk (Vor/Nachteile) (3-5) Unstrukturierter, dezentraler P2P Dateiaustausch Vorteile Kann sehr dynamisch sein Ad hoc Netzwerke sind möglich Nachteile Der Hauptzweck, die Suche nach Dateien, führt zu hoher Netwerkbelastug durch (erwünschten) Schneeballeffekt Zerfall in Teilnetze, wenn ein Peer ausfällt Keine zentrale Kontrolle: niemand weiß, wer Teilnehmer ist Schlechte Skalierbarkeit (TTL virtueller Horizont pro Peer)

17 CAN beschreiben. Vor- und Nachteile. (2) Strukturierte, dezentrale P2P Infrastrukturen Vorteile Skalierbarkeit Einfache deterministische (Key Value) Abbildung in den Space Jeder Knoten muss nur seine Zone (Teil des Hash Table) und wenige Nachbarn verwalten ( Routing Table ) Nachteile Dynamisches Kommen & Gehen von Knoten: aufwändig JOIN Zone aufteilen; Routing Table von neuem und Nachbarknoten updaten; analog: kontrolliertes LEAVE: Handover an Nachbarn Verfügbarkeit, wenn viele Knoten glz. ausfallen Nur exact match Lookup möglich

18 Erkläre Cycle Sharing Wieso ist es kein echtes P2P? (2) Unstrukturiert und völlig zentralisiert: Cycle Sharing Nutzung von Rechenleistung, technisch kein P2P Kann mit Napster-Modell zu echtem P2P ausgebaut werden Vorteile Gigantische Rechenleistung Nachteile Beim Ausfall des Servers stehen alle Clients Work-Units müssen voneinander unabhängig sein Was passiert, wenn ein Client kein Ergebnis liefert? Wie lange soll man warten? Eignet sich nur für bestimmte Rechenvorgänge

19 Probleme Verteilter Applikationen - 3 Beispiele (2) Erklärung von Reliability und Transactions (bzw. Load Balancing und Replication Location - Explizite Adressierung von Ressourcen via Namen Migration - Ressourcenverteilung erfordert Namensänderung Replication - Administration von verteilten Datenkopien Access - Zugriff auf lokale / verteilte Ressourcen ist unterschiedlich Transactions - Garantie von transaktionaler Sicherheit Reliability - Fehlerbehandlung durch Funktionsreplikation Representation - Unterschiede betreffend Sprache & Darstellung von Daten Load Balancing - Automatische Behandlung unterschiedlicher Systemlasten Recovery - Automatischer Wiederanstart von Kommunikationspartnern 2 Nachteile von Message Queues (2) in queues the data flow is directed between end points spaces represent a shared state space coordination data structures offer arbitrary access represent the entire state of a business process read once versus read many Nennen Sie 4 der 8 Trugschlüsse verteilter Kommunikation (3) 1. The network is reliable 2. Latency is zero 3. Bandwidth is infinite 4. The network is secure 5. Topology doesn't change 6. There is one administrator 7. Transport cost is zero 8. The network is homogeneous Aufzählen der 3 Erwartungen für GRID (3) autonome Komponenten (Peers), die in der Lage sind ihr Zusammenspiel zu organisieren und sich selber zu heilen (self-* Eigenschaften) flexible Zuordnung (on-demand) von verfügbaren (schlafenden) Ressourcen (CPU, Memory, Netzwerk) entsprechend der verlangten Last Management of SLAs (Service Level Agreements) Monitoring, Security, Auditing, Billing, etc.

20 Was ist ein Overlay Network und in welche Kategorien kann man es einteilen? Nennen Sie ein konkretes Beispiel fuer ein System oder eine Infrastruktur und geben Sie an, in welche Kategorie es fällt. Foliensatz I Seite 17 Der Begriff Overlay-Netzwerk beschreibt ein Netzwerk, das auf ein bestehendes Netzwerk aufsetzt (das sogenannte Underlay). Hauptmerkmale eines Overlay-Netzwerks sind: (logisches) Netz oberhalb existierender Infrastruktur oftmals eigener Adressraum mit eigener Adressierung (unabhängig vom Underlay) ggf. Einsatz eigener Wegewahlverfahren Das Overlay-Netzwerk wird daher zum Aufbau einer zusätzlichen Topologie (physikalisch, logisch, strukturell,...) genutzt. Mit der neu entstandenen Struktur lassen sich beispielsweise aktuelle Technologien wie IPv6 testen oder alternative Routen für die Daten anlegen. Peer-to-Peer-Netze, wie zum Beispiel Gnutella und Chord sind ebenfalls auf einer Overlay-Netzwerkstruktur aufgebaut, über die beispielsweise effizientes Suchen und eine gewisse Netzwerkkoordination erst möglich werden. Auch auf diese Overlays können weitere Overlays aufsetzen, z.b. für das Monitoring des P2P Overlays wird SkyEye genutzt, das einen eigenen Adressraum einführt und eigene Protokolle mitbringt, die die Funktionalität der P2P Overlays voraussetzen. Das Internet war in seinen Anfängen ein Overlay-Netzwerk über dem bestehenden Telefonnetz. Nennen Sie 2 Vorteile von Space Based Computing gegenüber herkömmlichen Message Passing Architekturen. (3) selektive Auswahl durch Koordinatoren organisiert topic t

21 Aufzählen der 3 Evolutionsstufen von Middleware + Beispiele der jeweiligen Vertreter (3)

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